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(共29张PPT)
6.4协同进化与生物多样性的形成
学习目标
举例说明协同进化。
01
概述生物多样性及其形成的过程。
02
概述现代生物进化理论的要点。
03
达尔文曾发现一种兰花长着细长的花距，其底部储存着花蜜。
彗星兰，花常为白色，呈星状，唇瓣有距，有些物种距长30~40厘米。原产自马达加斯加岛、热带非洲、南非。
问题探讨
达尔文推测，这种花的形成绝不是偶然的，肯定存在这样的昆虫，它们生有同样细长的吸管似的口器，可以从花距中吸到花蜜。大约50年以后，研究人员果然发现了这样的蛾类昆虫。
长喙天蛾
问题探讨
问题探讨
彗星兰和长喙天蛾
达尔文曾发现一种兰花长着细长的花距，其底部储存着花蜜。达尔文推测，这种花的形成绝不是偶然的，肯定存在这样的昆虫，它们生有同样细长的吸管似的口器，可以从花距中吸到花蜜。大约50年以后，研究人员果然发现了这样的蛾类昆虫。
兰花的生殖离不开传粉昆虫，没有与这种兰花结构相适应的传粉昆虫（靠细长的口器获取花距底部的花蜜），这种兰花就难以完成传粉受精，这个物种也就不存在了。
1. 达尔文作出上述推测的理由是什么？
问题探讨
达尔文曾发现一种兰花长着细长的花距，其底部储存着花蜜。达尔文推测，这种花的形成绝不是偶然的，肯定存在这样的昆虫，它们生有同样细长的吸管似的口器，可以从花距中吸到花蜜。大约50年以后，研究人员果然发现了这样的蛾类昆虫。
2. 如果后来未发现这样的蛾类昆虫，是否说明达尔文的推测是错误的？
如果后来未发现这样的蛾类昆虫，达尔文的推测就仅仅是一种猜测，不能被证实。当然，未发现这样的蛾类昆虫，不等于这样的昆虫一定不存在，因此并不能说明达尔文的推测一定是错误的。
彗星兰和长喙天蛾
木瓜榕，又名大木瓜、大石榴等，多生于低山沟谷潮湿雨林中。木瓜榕的果实、嫩茎尖和嫩叶均可食用，已有悠久历史。且营养价值也很高，含有丰富的维生素、无机盐等成分。尚未由人工引种栽培。木瓜榕与榕小蜂相依为命，是专一针对性的互利互惠关系，在科学术语中叫做“协同进化”。
问题探讨
1. 协同进化概念：不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展。
（1）生物与生物之间
①种间斗争型：例如，猎豹和羚羊等
②种间互助型：例如，木瓜榕与榕小蜂等
协同进化
不可以，只有动作敏捷、跑得快的才能获得食物。
捕食者一般不能将所有的猎物吃掉，否则自己也无法生存。
3. “精明的捕食者”策略：
1. 捕食者的存在是否对被捕食者有害无益？
捕食者吃掉的多是老、病弱或年幼个体，客观上促进羚羊种群发展。
2. 捕食者是否可以“高枕无忧”？
思考：
协同进化
协同进化
捕食者的存在有利于增加物种多样性。
收割理论
美国生态学家斯坦利提出了“收割理论”：捕食者往往捕食个体数量多的物种，这样就会避免出现一种或少数几种生物在生态系统中占绝对优势的局面，为其他物种的形成腾出空间。
有氧
进化
变化
最初
相互 影响
环境变化
生物进化
产生氧气
无氧
原始大气
光合生物出现
好氧生物
厌氧生物
1. 协同进化的概念
（2）生物与无机环境之间
协同进化
注意：
①生物与生物之间的协同进化仅发生在不同物种之间，同种生物之间不存在协同进化。
②无机环境的选择作用可定向改变种群的基因频率，导致生物朝着一定方向进化；生物的进化反过来又会影响无机环境。
协同进化
2. 协同进化意义：通过漫长的协同进化过程，地球上不仅出现了千姿百态的物种，而且形成了多种多样的生态系统。
协同进化
古细菌化石
（单细胞生物，约35亿年前）
海绵
（原始多细胞生物，约6亿年前）
异养厌氧
自养需氧
光和细菌出现
结构上的进化
1
代谢上的进化
2
生物多样性形成的进化历程
有丝分裂
融合
合子
减数分裂
有丝分裂
大肠杆菌的二分裂
（无性繁殖）
甲藻的生活史
（有性繁殖）
生物通过有性生殖实现了基因重组，增强了生物变异的多样性。
生殖方式的进化
3
生物多样性形成的进化历程
两极生态系统
（生产者、分解者）
三极生态系统
（生产者、消费者、分解者）
寒武纪，海洋中大量无脊椎动物物种爆发式迅速形成，是生态系统具有更复杂的结构
生态系统结构的进化
4
生物多样性形成的进化历程
水生→陆生
造山运动使海洋缩小，一些海洋植物开始适应陆地生活，形成原始陆生植物，主要是蕨类植物，随后出现了适应陆地生活的动物——原始的两栖类。
生活方式的进化
5
生物多样性形成的进化历程
化石
34亿年前的古细胞化石
最早的生物化石——古细菌（距今35亿年）
研究生物进化最直接、最重要的证据：
（30多亿年前）
生命的起源
生物多样性的形成
生物多样性的形成
原核生物，海洋中种类不多的蓝藻和细菌，单细胞生物，
简单的两极生态系统：生产者和分解者。
13亿年前真核生物的红藻化石
前寒武纪地层的水母化石
约15亿年前，真核生物出现，有性生殖出现，实现基因重组，增强变异多样性，进化明显加快，多细胞生物种类增多。
（至5.4亿年前）
前寒武纪
海洋中大量的无脊椎动物如三叶虫、鹦鹉螺等爆发式地迅速形成。
形成生态系统的第三极——消费者，生态系统结构更加复杂稳定。
（寒武纪大爆发，至5.0亿年前）
早古生代生物
生物多样性的形成
1984年7月1日，当时还是中国科学院南京地质古生物研究所研究生的侯先光，在云南澄江帽天山西面山坡上发现了纳罗虫化石。纳罗虫是海底爬行泥食性无脊椎动物。随后，包括林桥利虫、云南鳃虾、日射水母贝以及帽天山虫等又陆续被发现，距今5.18亿年前的“澄江生物群”就这样首次呈现在世人面前。
澄江生物群生态复原图
纳罗虫化石及复原图
（寒武纪大爆发，至5.0亿年前）
早古生代生物
生物多样性的形成
水生、简单、低等
大约在4亿年前，由于造山运动使海洋缩小，陆地扩大，一些海洋植物，开始适应陆地生活，形成了原始的陆生植物，主要是蕨类。随后才出现了适应陆地生活的动物——原始的两栖类。生物的登陆改变着陆地的环境，陆地上复杂的环境又为生物的进化提供了广阔的舞台复杂多样的陆地生态系统逐渐形成。
陆生、复杂、高等
（至2.52亿年前）
晚古生代生物
生物多样性的形成
三叠纪生物复苏，开始出现海生爬行动物，脊椎动物得到进一步发展；
侏罗纪是恐龙的天下，发现始祖鸟、中华龙鸟等，昆虫类也开始繁盛；
白垩纪末期也是恐龙的灭绝时期，开始出现被子植物。
中生代板块、气候、生物演化极大，末期已现现代类型生物群的雏形。
（至6600万年前）
中生代生物
生物多样性的形成
新生代少女露西化石及复原图
（至今）
新生代生物
化石
复原图
生物多样性的形成
人类也是生物进化的产物。大约300万年前，森林古猿的一支离开森林，告别树栖生活，走上了向现代人类进化的漫漫长路。在自然界的生存斗争中，人类凭借非凡的大脑、灵巧的双手和群体的力量，已经拥有了其他生物无可比拟的生存优势，并且对其他物种的进化产生了重要影响，
不少物种由于人类活动的影响走向绝灭。我们须臾
不能忘记的是，包括人类在内的所有生物都是在
相互依存、相互制约中生存和发展的，人类的
生存和发展始终受益于生物多样性，
保护生物多样性就是保护人类自己。
生物多样性的形成
就目前所掌握的证据来看，最早的生物化石是35亿年前的古细菌化石。在此之后大约20亿年的漫长岁月中，地球上的生物主要是海洋中种数不多的蓝藻和细菌，它们都是原核生物。这一时期的生态系统是只有生产者和分解者的两极生态系统。
生物多样性的形成
在5.4亿~5.0亿年前的寒武纪，海洋中有大量的无脊椎动物物种爆发式地迅速形成，这就是著名的寒武纪大爆发。大量的动物构成了生态系统的第三极—消费者，
使生态系统由最早期的只
有生产者和分解者的两极
生态系统具有更加复杂的
结构。
生物多样性的形成
大约在4亿年前，由于造山运动使海洋缩小，陆地扩大，一些海洋植物开始适应陆地生活，形成了原始的陆生植物，随后才出现了适应陆地生活的动物——原始的两栖类。生物的登陆
改变着陆地的环境，陆地上复杂的
环境又为生物的进化提供了广阔的
舞台，复杂多样的陆地生态系统逐
渐形成。
生物多样性的形成
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